| 研究課題/領域番号 |
13650771
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
岡村 寛志 (2002) 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30333842)
李 敬鋒 (2001) 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50241542)
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| 研究分担者 |
渡辺 龍三 東北大学, 教育情報学研究部, 教授 (20005341)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2002年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2001年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
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| キーワード | 圧電材料 / PZT / アクチュエータ / 傾斜機能材料 / 気孔率 / 積層理論 / 含浸 / 国際研究者交流 / 中国 / 圧電複合材料 / 圧電アクチュエータ / 粉体加工プロセス / 傾斜化プロセス / 圧電アクチュエータ設計 / 気孔率傾斜化制御 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、圧電アクチュエータの微小電気機械システムへの応用を目指して従来のものよりも高い機械的信頼性を有する傾斜機能圧電アクチュエータを開発することである。以下に得られた知見を記述する。
1.圧電板(PZT)内に金属(Pt)体積分率もしくは気孔率の傾斜構造を導入することにより電気ひずみを傾斜させることができ、それにより疲労破壊の起点となる接着界面のない、単一部材で屈曲モードを発現することができた。
2.傾斜型圧電アクチュエータの屈曲特性はその組成分布に依存し、最適組成分布が存在した。また、最適組成分布は積層理論によって容易に予測することができる。
3.最適組成分布におけるPZT/Pt組成傾斜型圧電バイモルフアクチュエータの屈曲量は従来型(直接接着型)に匹敵した。ゆえに、PZT/Pt組成傾斜型圧電バイモルフアクチュエータは屈曲特性を低下させることなく機械的信頼性を向上することができると推察される。一方、気孔率傾斜型モノモルフアクチュエータは従来型に比べると屈曲特性が劣ることから、更なる屈曲特性の向上を目指して、積層理論を用いて屈曲特性向上のための物性値分布設計を行ったところ、圧電定数が減少すると共に弾性率および誘電率が増加するような傾斜化を行うことにより、屈曲特性を向上できることが予測された。
4.屈曲特性向上のための物性値分布設計の実現に適した高い開気孔率を有する気孔率傾斜型プリフォームを作製し、含浸処理による更なる高性能化(機械特性・屈曲率の向上)の可能性を見出した。
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